Al investigar cómo crecen los tumores, o cómo los productos farmacéuticos afectan a diferentes tipos de células, los investigadores deben comprender cómo reaccionan e interactúan las moléculas dentro de una célula. Esto es posible con la microscopía láser moderna. Hasta ahora, sin embargo, Las moléculas en las muestras de células tenían que etiquetarse con sustancias fluorescentes para hacerlas visibles, y esto puede distorsionar el comportamiento mismo de las moléculas. Grupos de investigación de la Universidad de Bielefeld y la Universidad de Hong Kong han desarrollado un microscopio láser que funciona sin tener que etiquetar las moléculas. Para esto, los investigadores innovaron un láser de fibra compacto único en lugar de los láseres de estado sólido que se habían utilizado anteriormente. El nuevo microscopio genera mucho menos ruido cuando está en uso que los diseños habituales, haciéndolo adecuado para su uso en quirófanos. Los investigadores presentaron su tecnología innovadora en la revista Luz:ciencia y aplicaciones , que es publicado por Springer Nature.

"Las imágenes microscópicas sin etiquetas son actualmente un tema candente en la investigación biomédica, "dice el profesor Dr. Thomas Huser, un biofísico que dirige el grupo de investigación de Fotónica Biomolecular en la Universidad de Bielefeld. Su equipo trabajó junto con el profesor Dr. Kenneth K.Y. El grupo de investigación de Wong en la Universidad de Hong Kong sobre el microscopio láser de fibra.

"La tinción con marcadores fluorescentes generalmente no es adecuada para tejidos in vivo, "dice Huser." Se necesita microscopía sin etiquetas, por ejemplo, para investigar cómo se desarrollan varios tipos nuevos de células a partir de células madre. También permite demarcar un tumor del tejido normal sin tinción. Y podemos determinar cómo reaccionan los compuestos farmacéuticos con las moléculas en las células del tejido muscular del corazón y el hígado, así como otras células ".

En años recientes, Los láseres de fibra se han evaluado con frecuencia para su uso en nanomicroscopios ópticos, en el que la luz se transmite a través de fibras de vidrio en lugar de a través de un cuerpo sólido de cristal o vidrio. "En microscopios, sin embargo, Los láseres de fibra eran anteriormente inferiores a los láseres de estado sólido porque eran menos potentes y muy ruidosos, "explica Huser. Para obtener imágenes de moléculas específicas con su microscopio, los científicos utilizan no uno, sino dos resonadores ópticos sincronizados (cavidades láser). De estos resonadores, los rayos láser convergen en la muestra que se está probando. Ambos láseres envían sus longitudes de onda en pulsos cortos de picosegundos, siendo un picosegundo una mil millonésima de segundo. "Un desafío aquí era controlar los láseres para que las longitudes de onda golpearan la muestra a través de la lente exactamente al mismo tiempo, "dice Thomas Huser.

Como el Dr. Cihang (Sherry) Kong, explica, Una ventaja significativa del nuevo microscopio láser de fibra es que es más fácil de operar que un microscopio láser de estado sólido clásico. El Dr. Kong es un colega de Thomas Huser y uno de los autores principales de este estudio. "Es menos propenso a errores, y debido a que las moléculas no tienen que etiquetarse primero, la muestra no tarda tanto en prepararse en comparación con el uso de otros microscopios. "El prototipo del microscopio ahora servirá como base a partir de la cual construir dispositivos portátiles." Entonces, un microscopio compacto podría usarse en la sala de operaciones, por ejemplo, para marcar los bordes del tumor durante una operación, "dice Cihang Kong.

Para garantizar que el microscopio láser de fibra se pueda reproducir fácilmente, los investigadores de Bielefeld y Hong Kong están trabajando en un prototipo del dispositivo. La investigación cooperativa de los dos grupos fue financiada por el Servicio Alemán de Intercambio Académico (DAAD) y el Consejo de Becas de Investigación de Hong Kong (RGC). y ahora continuará como parte del proyecto europeo DeLIVER. "Esto nos ha permitido compartir nuestros conocimientos entre nosotros:pudimos realizar investigaciones en el laboratorio de Hong Kong durante varios meses, y colegas de Hong Kong pudieron venir a Bielefeld y ayudarnos aquí, "dice el Dr. Christian Pilger, quien es miembro del grupo de investigación de Huser y también es autor principal del estudio.

"La nueva tecnología ofrece ventajas para muchas aplicaciones biomédicas, "dice Kenneth Wong, quien dirige el grupo de investigación en Hong Kong. "La detección temprana de tumores es sólo un ejemplo específico de esto". Para Kenneth Wong, el éxito de su investigación es el resultado de una estrecha cooperación durante muchos años entre la Universidad de Bielefeld y la Universidad de Hong Kong. "La investigación en tecnologías biomédicas y sanitarias une a nuestras dos universidades, especialmente cuando se trata de técnicas de imagen ".

Para Thomas Huser, Existe una buena posibilidad de que el nuevo microscopio pueda utilizarse en aplicaciones clínicas en los próximos años. "Ya se están realizando estudios preliminares en cooperación con el hospital Evangelisches Klinikum Bielefeld para utilizar el microscopio para analizar muestras de tejido hepático. Nuestros socios del proyecto quedaron asombrados por lo que puede hacer este microscopio".